Die Erfindung betrifft eine Rußfilterkerze für die Reinigung der Abgase aus mit Dieselkraftstoff betriebenen Motoren mit einem mindestens einseitig offenen mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen Tragrohr und einer Filtermaterialauflage aus Keramikfasern sowie eine Rußfilteranordnung mit einem Gehäuse und einem Abgaseintritts- und einem Abgasaustrittstrichter und Halteplatten mit mehreren der erfindungsgemäßen Rußfilterkerzen.The invention relates to a soot filter cartridge for cleaningthe exhaust gases from engines powered by diesel fuelan open at least on one side with exhaust gas passage openingsgene provided support tube and a filter material supportCeramic fibers and a soot filter arrangement with a housingand an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet funnel andHolding plates with several of the soot filter cartridges according to the invention.
Es ist bekannt, daß für die Reinigung von Abgasen aus mit Dieselkraftstoff betriebenen Motoren Filterkerzen der gattungsgemäßen Art verwendet werden. Diese bestehen aus einem metallischen Tragrohr, das Abgasdurchtrittsöffnungen aufweist und auf das eine viellagige Auflage aus Keramikfaserfaden aufgebracht ist. Dabei wird der Keramikfaserfaden auf das Tragrohr wie auf einer Spule aufgewickelt, wobei durch schräger Fadenzuführung eine relativ dichte und gleichmäßige Auflage erfolgt, bei welcher die jeweils folgende Fadenlage mit der bereits aufgewickelten Fadenlage einen Fadenverlauf mit einem Winkel von etwa 90° aufweist, d. h. bei jeder Lage wird unter einem Winkel von 45° gegenüber der Tragrohrlängsachse einmal von rechts und in der nächsten Lage rücklaufend von links der Faden zugeführt. Derartige bekannte Rußfilterkerzen haben zwar sehr gute Filtereigenschaften, sind aber wegen der Sprödigkeit des Keramikfaserfadens und der sehr geringen Reißfestigkeit sehr schwer herzustellen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch das unmittelbare Aufspulen auf das Tragrohr bezüglich der Lagerhaltung dieses in großen Stückzahlen benötigten Bauteiles. Da je nach Verwendungszweck Rußfilterkerzen unterschiedlicher Länge benötigt werden, ergibt sich durch die erforderliche Lagerhaltung ein enormer Platzbedarf. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die enge Verbindung mit dem Tragrohr, was zu einer nicht optimalen Beaufschlagung durch das zu reinigende Abgas führt.It is known that for the purification of exhaust gases withDiesel fuel operated engines filter cartridges of the genusappropriate type can be used. These consist of a metalLischen support tube, which has exhaust gas openings andon which a multi-layer overlay made of ceramic fiber threadis brought. The ceramic fiber thread is on the support tubelike being wound on a spool, with slanted threada relatively dense and even support is applied, at which the following thread layer with the already onwound thread layer a thread course with an angle ofhas about 90 °, d. H. with each layer is at an angleof 45 ° with respect to the longitudinal axis of the support tube once from the right and inthe next layer is fed backwards from the left. TheWell-known soot filter cartridges have very good filter propertiesbut are due to the brittleness of the ceramic fiber threadand the very low tensile strength is very difficult to manufacture.Another disadvantage arises from the immediate openingspool on the support tube for storage of this inlarge quantities of the required component. Depending on the usesoot filter cartridges of different lengths are required,there is an enormous amount due to the necessary storageSpace requirements. Another disadvantage arises from the tightConnection with the support tube, resulting in a non-optimal loadingthrough the exhaust gas to be cleaned.
Es ist aus anderen, entfernt liegenden Fachgebieten (Elektrotechnik) bekannt, Leitungsumhüllungen aus z.B. Silizium-Oxyd in Schlauchform herzustellen und für Isolationszwecke zu verwenden. Diese Materialien sind als Ceramic fiber Products bekannt.It is from other, distant subject areas (electronicstechnology) known, cable sheaths from e.g. Silicon oxideto manufacture in hose form and to ver for insulation purposesturn. These materials are known as Ceramic fiber Productsknows.
Es sind ferner bereits Rußfilteranordnungen mit einem Gehäuse und einem Abgaseintritts- und einem Abgasaustrittstrichter und Halteplatten mit mehreren Rußfilterkerzen bekannt. Bei diesen Anordnungen sind mehrere Rußfilterkerzen, die z.B. aus keramischen, porösen Material oder gewickelten Keramikfasern bestehen, parallel zueinander in Gruppen zwischen den Halteplatten angeordnet und die Abgasführung erfolgt derart, daß es in die Rußfilterkerze eingeleitet wird und von dort aus den porösen keramischen Mantel durchströmt und dabei die Rußpartikel ausfiltriert werden und das so gereinigte Abgas abgezogen wird. Da bei diesen Anordnungen relativ kurze Rußfilterkerzen verwendet werden, muß eine entsprechend hohe Anzahl von Filterkerzen je Anordnung eingesetzt werden, so daß sich voluminöse Rußfilteranordnungen ergeben, für die in der Regel nicht der nötige Platz, z. B. bei Personenkraftwagen, vorhanden ist. Auch deshalb sind derartige Rußfilteranordnungen bisher nur in großen Fahrzeugen, wie Lkw und Omnibusse, im Einsatz.There are also soot filter assemblies with a housingand an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet funnel andHolding plates with several soot filter cartridges known. With theseArrangements are several soot filter cartridges, e.g. from keramix, porous material or wound ceramic fibersstand parallel to each other in groups between the stopsarranged plates and the exhaust gas routing is such that itis introduced into the soot filter candle and from there theflows through porous ceramic jacket and thereby the soot particles are filtered out and the cleaned exhaust gas is drawn off.Since in these arrangements relatively short soot filter cartridges vera correspondingly high number of filters must be usedcandles are used for each arrangement, so that there are voluminousSoot filter arrangements result for which, as a rule, not thenecessary space, e.g. B. is present in passenger cars.For this reason too, soot filter arrangements of this type have so far only been usedlarge vehicles such as trucks and buses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rußfilterkerze aufzuzeigen, die aus vorgefertigtem Material leicht und schnell sowie ohne zusätzliche Hilfsmittel montiert und bei der ggf. die Filtermaterialauflage ausgewechselt werden kann, die ferner durch ihren Aufbau einen besonders hohen Filterwirkungsgrad erreicht und für welche die einzelnen Elemente raumsparend gelagert und mit welcher Rußfilteranordnungen mit langem Filterweg bei raumsparendem schlankem Aufbau gebildet werden können. Ferner soll diese Anordnung einen geringeren Gegendruck für den Abgasstrom aufweisen.The invention has for its object a soot filter cartridgeto show off the pre-made material easily and quicklyas well as without additional aids and where necessary theFilter material pad can be replaced, which furtherdue to their design, they have a particularly high filter efficiencyis sufficient and for which the individual elements save spacestores and with which soot filter arrangements with a long filter pathcan be formed with space-saving, slim construction. Ferner this arrangement is supposed to have a lower back pressure for the AbHave gas flow.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Filtermaterialauflage aus mindestens einem aus Keramikfasern gebildeten, das Tragrohr umhüllenden Schlauch besteht. Dabei kann der Keramikfaserschlauch aus einem Geflecht oder Gestrick bestehen.This object is achieved in that theFilter material support made of at least one made of ceramic fibersformed, the support tube enveloping hose. Herethe ceramic fiber hose can be made from a braid or knitted fabricconsist.
Bei dieser erfindungsgemäßen Rußfilterkerze kann der die Filtermaterialauflage bildende Schlauch in nahezu beliebiger Länge vorgefertigt und, z. B. als Rollenmaterial, auf Vorrat gehalten werden. Für die Montage der jeweils benötigten Rußfilterkerzen wird von einer solchen Rolle mit Filterschlauchmaterial das für die jeweilige Rußfilterkerze benötigte Stück auf Maß abgeschnitten und über das jeweilige Tragrohr geschoben. Das Tragrohr ist dabei ein relativ einfaches Metallteil und kann vorgefertigt leicht auf Lager gehalten werden. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rußfilterkerze hat außerdem noch den Vorteil, daß eine eventuell beschädigte Filtermaterialauflage leicht ausgewechselt werden kann, während dies bei den bekannten Anordnungen nicht ohne Zerstörung der Auflage möglich ist. Es können dabei je nach Bedarf auch mehrere Filtermaterialschläuche übereinander angebracht werden. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß insbesondere bei Rußfilterkerzen, die durch Ausbrennen der angesammelten Rußpartikel regenerierbar sind, zwischen jeweils zwei Schläuchen ein Metallgitter angeordnet ist. Ebenso kann erfindungsgemäß ein Metallgitter über dem obersten Schlauch und/oder auch zwischen dem Tragrohr und dem ersten oder einzigen aufgebrachten Schlauch angeordnet sein. Dabei wirkt das äußere Metallgitter zugleich als Schutz gegen ein Austragen von Fasermaterial. Unter Metallgitter ist dabei sowohl ein ebenes Gitter von sich kreuzenden Metallfäden verstanden, als auch z. B. ein Metallgestrickschlauch oder ein durch Ausstanzungen gebildetes Gitter. Dieses Metallgitter hat z. B. auch den Vorteil, daß bei der Regeneration eine bessere Wärmeverteilung auftritt und damit diese Regeneration gleichmäßiger und schneller erfolgt.In this soot filter cartridge according to the invention, theHose forming filter material support in almost anyPrefabricated length and, e.g. B. as roll material, in stock gewill hold. For the installation of the soot filter required in each casecandles is from such a roll with filter bag materialthe piece required for each soot filter candle cut off and pushed over the respective support tube. TheThe support tube is a relatively simple metal part and canprefabricated can be easily kept in stock. This fictionappropriate design of the soot filter cartridge also has theAdvantage that a possibly damaged filter material supportcan be easily replaced, while this can be done with thearrangements is not possible without destroying the edition.Depending on requirements, several filter materials can also be usedhoses are placed one above the other. It didproven to be particularly useful, particularly in the case of sootfilter candles by burning out the accumulated sootparticles can be regenerated between two tubes eacha metal grid is arranged. Likewise, according to the inventiona metal grid over the top hose and / or betweenrule the support tube and the first or only appliedHose be arranged. The outer metal grille worksat the same time as protection against the discharge of fiber material.Under the metal grid there is both a flat grid of its ownunderstood crossing metal threads, as well as z. B. a metalknitted tube or a grid formed by punched holes.This metal grid has z. B. also the advantage that atRegeneration a better heat distribution occurs and thusthis regeneration takes place more evenly and faster.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Rußfilterkerze sind zwischen dem Tragrohr und dem Schlauch aus Keramikfasermaterial abstandbewirkende Mittel angeordnet. Das kann hier ein bereits genanntes Metallgitter sein, aber auch eine schraubengangförmig aufgebrachte Drahtwendel. Dadurch, daß bei dieser Ausgestaltung die Filtermaterialauflage mit einem geringeren Abstand das Tragrohr umgibt, wird eine bessere Zuführung des Abgases in das Filtermaterial erreicht und damit ein noch besserer Filterwirkungsgrad, außerdem erleichtert eine derartige Drahtwendel die Montage des Filtermaterials auf das Tragrohr bzw. dessen Demontage. Die so aufgebaute Rußfilterkerze hat außerdem den Vorteil, daß durch den Aufbau aus einzelnen Schlauchlagen und dem Metallgitter bzw. den abstandbewirkenden Elementen sich ein geringerer Abgasgegendruck aufbaut, was für einen guten Wirkungsgrad des Fahrzeugmotors wichtig ist.According to a further expedient embodiment of the soot filterCandles are made of ceramic between the support tube and the hosefiber material arranged spacing agents. That canhere be a metal grid already mentioned, but also onehelical wire helix. The fact that atthis embodiment, the filter material support with asmaller distance surrounds the support tube, a better toguidance of the exhaust gas reached in the filter material and thus an even better filter efficiency, also makes it easiersuch wire helix the assembly of the filter material on theSupport tube or its disassembly. The soot filter cartridge constructed in this wayalso has the advantage that by building from individualHose layers and the metal grille or the distance-causingElements a lower exhaust gas back pressure builds up, which forgood efficiency of the vehicle engine is important.
Für die erfindungsgemäße Rußfilterkerze weist das Tragrohr nichtperforierte Endabschnitte auf und die Filtermaterialauflage reicht bis in den Bereich dieser Endabschnitte und wird durch ein Spannband befestigt. Dabei wird das Spannband unter Zugspannung gepunktet und die gepunkteten Enden abgebogen, so daß sie der Form der Filterkerze angepaßt sind. Hierdurch wird in bekannter Weise ein sicherer Halt des Filterschlauches bzw. der Filterschläuche erreicht und doch eine Demontage ermöglicht. Es ist jedoch auch eine Halterung und Befestigung des Schlauches über eine mit einem groben Innengewinde versehene Hülse möglich, jedoch wird mittels des Spannbandes ein besseres Anliegen des Schlauches bzw. der Schläuche auf dem Tragrohr erzielt. Um ein besonders sicheres Halten des Schlauches mittels Spannung zu erreichen, sind in jedem der Endabschnitte des Tragrohres je zwei Sicken eingeprägt, zwischen denen das Spannband angeordnet ist, so daß sich dieses beim Anspannen und Punkten nicht verschieben kann. Mit gleicher Wirkung wie das Spannband kann natürlich auch ein Klemmring zur Halterung benutzt werden, der im gespreizten Zustand über den Schlauch geführt wird und beim Zusammengehen den Schlauch festhält. Derartige Klemmringe sind z. B. durch das Festklemmen von Schläuchen auf Stutzen bekannt.For the soot filter cartridge according to the invention, the support tubenon-perforated end sections and the filter materialedition extends into the area of these end sections and willfastened by a strap. The strap is underDotted tension and the dotted ends bent, see abovethat they are adapted to the shape of the filter candle. This willin a known manner a secure hold of the filter hose orreached the filter bags and still allows disassembly.However, it is also a holder and attachment of the hosepossible via a sleeve with a coarse internal thread,however, a better concern of theHose or the hoses achieved on the support tube. To aparticularly secure holding of the hose by means of tensionreach, are in each of the end sections of the support tubetwo beads are embossed, between which the strap is arrangedis net, so that this does not ver when tensing and scoringcan push. With the same effect as the strapOf course, a clamping ring can also be used to hold theis spread over the hose in the spread state and atGoing together holds the hose. Such clamping rings aree.g. B. known by clamping hoses on nozzles.
Mehrere der erfindungsgemäßen Rußfilterkerzen bilden in einem Gehäuse mit einem Abgaseintritts- und einem Abgasaustritts trichter in mindestens einer Halteplatte gelagert eine Rußfilteranordnung; dabei ist erfindungsgemäß eine Gruppe von Rußfilterkerzen zwischen den Halteplatten und in ihnen gelagert und parallel zueinander angeordnet. Dabei sind die Rußfilterkerzen, deren Tragrohr an einer Seite offen und an der anderen Seite verschlossen ist, mit dem offenen Ende in der dem Abgaseintrittstrichter zugewandten Halteplatte gelagert, so daß das Abgas in das Tragrohr einströmen kann. Die Rußfilterkerzen ragen dabei frei in das Gehäuse. Bei größeren Rußfilteranordnungen kann abgasaustrittsseitig eine weitere Halteplatte angeordnet sein, die Aufnahmeöffnungen für die Rußfilterkerzen aufweist, so daß diese in diese Öffnungen ragt und diese Halteplatte ganz oder teilweise durchdringt. Dadurch erfolgt eine sichere Lagerung unter Beachtung der möglichen thermischen Längenänderung der Rußfilterkerzen und der durch das Abgas auftretenden Schwingungen. Die Halterung der Rußfilterkerzen in der abgaseintrittsseitigen Halteplatte kann lösbar, z. B. durch Verschrauben, oder fest, z. B. durch Verschweißen, erfolgen. Bei dieser Anordnung kann die Rußfilterkerze entweder vormontiert eingesetzt werden oder es wird nur das Tragrohr in der Halteplatte befestigt und erst sodann der Keramikfaserschlauch aufgeschoben. Diese Montage ist besonders günstig bei nur einem Filterschlauch je Tragrohr und hat den Vorteil, daß der gegen Verschmutzung relativ empfindliche Schlauch erst unmittelbar vor der Endmontage der Rußfilteranordnung eingesetzt wird. Dabei ist die Halterung des Schlauches auf dem Tragrohr mittels Klemmringe besonders einfach und zuverlässig. Eine besonders zweckmäßige Weiterführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Rußfilterkerzen eintrittsseitig verschlossen ist, und daß die eintrittsseitige Halteplatte Abgasdurchtrittsöffnungen aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß das Abgas durch die Abgasdurchtrittsöffnungen in den Filterraum eintritt und von dort durch das Filtermaterial auf den Rußfilterkerzen in das Tragrohr eintritt und dabei gefiltert wird und schließlich durch das Tragrohr abgeführt wird, während (bei einer Ausgestaltung mit wechselnd offenen und geschlossenen Eintritten der Rußfilterkerzen) ein anderer Teil des Abgases den umgekehrten Weg nimmt und durch die eintrittsseitig offenen Filterkerzen eintritt, sodann von innen nach außen den Filter durchströmt, sodann wieder von außen nach innen strömt und über das Tragrohr abgeführt wird. Eine besonders zweckmäßige Weiterführung der Erfindung weist das Merkmal auf, daß die Rußfilterkerzengruppe aus in axialer Richtung mindestens je zwei hintereinander und mit gleicher Längsachse angeordneten Rußfilterkerzen besteht, wobei bei der in Strömungsrichtung ersten Rußfilterkerze die offene Seite in den Abgaseintrittstrichter und bei der nachfolgenden Rußfilterkerze die offene Seite in den Abgasaustrittstrichter ragt und die Rußfilterkerzen an der Berührungsfläche fest miteinander verbunden sein können.Several of the soot filter cartridges according to the invention form in oneHousing with one exhaust gas inlet and one exhaust gas outlet a soot stored in at least one holding platefilter assembly; according to the invention there is a group of sootfilter cartridges between the mounting plates and stored in themand arranged parallel to each other. Here are the soot filterscandles, the support tube open on one side and on the otherSide is closed, with the open end in the exhaustinlet funnel facing mounting plate mounted so that theExhaust gas can flow into the support tube. The soot filter candlesprotrude freely into the housing. With larger soot filter arrangementA further holding plate can be attached to the exhaust gas outletbe ordered, the receiving openings for the soot filter cartridgeshas, so that it projects into these openings and thisHolding plate penetrates completely or partially. This is donesafe storage taking into account the possible thermirule change in length of the soot filter cartridges and by theExhaust gas vibrations. The bracket of the soot filtercandles in the holding plate on the exhaust gas inlet side can be detached,e.g. B. by screwing, or firmly, for. B. by welding,respectively. With this arrangement, the soot filter cartridge can eithercan be used pre-assembled or only the support tube is insertedattached to the holding plate and only then the ceramic fiberhose pushed on. This assembly is particularly cheap atonly one filter hose per support tube and has the advantage thatthe hose, which is relatively sensitive to soiling, is just unused indirectly before final assembly of the soot filter arrangementbecomes. The hose is held on the support tubeparticularly easy and reliable using clamping rings. AThis is particularly expedient continuation of the inventioncharacterized in that at least part of the soot filter cartridgesis closed on the inlet side, and that the inlet sideHolding plate has exhaust gas openings. This willachieved that the exhaust gas through the exhaust gas passage openings in enters the filter chamber and from there through the filter materialenters the support tube on the soot filter cartridges and thereby geis filtered and finally discharged through the support tube,while (in the case of a configuration with alternatingly open and geclosed entries of the soot filter cartridges) another part of theExhaust gas takes the opposite route and through the inlet sideopen filter cartridges, then the inside outFlows through filter, then flows again from the outside to the insideand is discharged through the support tube. A particularly useful oneContinuation of the invention has the feature that the sootFilter cartridge group from at least two in the axial directionsoot arranged one behind the other and with the same longitudinal axisthere is filter candles, the first in the direction of flowSoot filter candle the open side into the exhaust gas funneland with the subsequent soot filter candle the open side inprotrudes the exhaust outlet funnel and the soot filter cartridges on theTouch surface can be firmly connected.
Dabei kann erfindungsgemäß eine weitere Halteplatte in dem Mittelbereich des Gehäuses zur Halterung der Rußfilterkerzen angeordnet sein.According to the invention, a further holding plate in theMiddle area of the housing for holding the soot filter cartridgesbe arranged.
Dieser Aufbau der Rußfilteranordnung hat den Vorteil einer besonders guten Filtration bei einer relativ schlanken Ausführung der Rußfilteranordnung, so daß diese insbesondere für Fahrzeuge mit geringem Einbauraum geeignet ist. Dabei hat die Hintereinanderschaltung von Rußfilterkerzen noch den Vorteil, daß das Abgas gezwungen wird, die beiden Rußfilter zu durchströmen, zunächst die obere nach Zuströmen in das einseitig offene Tragrohr mit nachfolgendem Durchströmen des Filterschlauches und sodann bei der unteren, oben verschlossenen Rußfilterkerze zunächst den Filterschlauch, um sodann durch das unten offene Tragrohr abzuströmen.This structure of the soot filter arrangement has the particular advantagegood filtration with a relatively slim design of theSoot filter arrangement, so that it is particularly suitable for vehicles withsmall installation space is suitable. It has the one behind the othercircuit of soot filter candles still have the advantage that the exhaust gasis forced to flow through the two soot filters, initiallythe upper one after flowing into the support tube, which is open on one sidesubsequent flow through the filter hose and then atthe bottom soot filter candle, which is closed at the topFilter hose, in order to then descend through the support tube open at the bottomstream.
Diese Rußfilteranordnung hat auch erhebliche Vorteile in der Montage, da die beiden Halteplatten identisch ausgebildet sind. So können zunächst in die Halteplatten die Tragrohre befestigt werden und erst unmittelbar vor dem Zusammenbau wird der Filterschlauch bzw. werden die Filterschläuche aufgezogen. Für das Anbringen des Klemmringes reicht der zur Verfügung stehende Platz zwischen den Filtern aus, da diese relativ kurz sind.This soot filter arrangement also has considerable advantages in theInstallation because the two holding plates are identical.So the support tubes can first be attached to the holding platesand only immediately before assembling the filterhose or the filter bags are pulled on. For theAttaching the clamping ring is enough spacebetween the filters because they are relatively short.
Bei der Ausgestaltung mit einer weiteren Halteplatte im Mittelbereich des Gehäuses parallel zur eintritts- bzw. austrittsseitigen Halteplatte dient diese zur Verhinderung eines Flatterns der Rußfilterkerzen, das infolge der Pulsation des Abgases auftreten kann. Auch bei dieser bevorzugten Ausführung ist die Montage sehr einfach. Es werden die eintrittsseitigen und die austrittsseitigen Halteplatten mit den Rußfilterkerzen bestückt und sodann derart in das mit der mittleren Halteplatte versehene Gehäuse eingeführt, daß die jeweiligen Endabschnitte in die vorgesehenen Öffnungen in der mittleren Halteplatte ragen, jeweils mit einer Eindringtiefe von etwa der halben Dicke der Platte. Dabei kann diese mittlere Halteplatte auch als relativ dünne Platte mit der Aufnahme der Rußfilterkerzen dienenden Stutzen ausgebildet sein. Eine feste Verankerung der Rußfilterkerzen in dieser Platte ist nicht erforderlich, da sie nur ein Schwingen oder Flattern der Rußfilterkerzen verhindern soll.In the configuration with a further holding plate on averagearea of the housing parallel to the inlet or outlet cableterm holding plate serves to prevent flutteringthe soot filter candles that due to the pulsation of the exhaust gascan kick. In this preferred embodiment, tooAssembly very easy. There are the entry-side and theoutlet-side holding plates equipped with the soot filter cartridgesand then into the one provided with the central holding plateHousing inserted that the respective end sections in the frontseen openings protrude in the middle holding plate, respectivelywith a penetration depth of about half the thickness of the plate.This middle holding plate can also be a relatively thin onePlate with the socket for the soot filter candlesbe trained. A firm anchoring of the soot filter cartridgesin this plate is not necessary as it is just a swinprevent or flutter of the soot filter cartridges.
Die Tragrohre können auch Mittel zur Strömungsbegünstigung aufweisen, z. B. abströmseitig eine venturidüsenartige Einschnürung, jedoch ist dies in der Regel nicht erforderlich.The support tubes can also have flow-promoting meanshave z. B. a venturi-like constriction on the outflow side,however, this is usually not necessary.
Bei dieser Anordnung können z. B. zur Regeneration- falls diese nicht durch Abbrennen im eingebauten Zustand erfolgt - die jeweiligen Filterschläuche leicht ausgewechselt werden, so daß ins gesamt eine besonders kostengünstige Anordnung gegeben ist, was von besonderer Bedeutung ist, da es sich um einen Massenartikel handelt, bei dem sonst jeweils die gesamte Rußfilterkerze samt Tragrohr ersetzt werden müßte, wobei durch die Anordnung identischer mit Rußfilterkerzen bestückter Halteplatten auch ein gruppenweiser Ersatz leicht möglich ist bei nur kurzen Betriebsunterbrechungen.With this arrangement, e.g. B. for regeneration- if this is not done by burning in the installed state - the respective filter bags are easily replaced, so that overall there is a particularly cost-effective arrangement, which is of particular importance since it is a mass-produced item Otherwise, the entire soot filter candle together with the support tube would have to be replaced, whereby by the arrangement of identical mounting plates equipped with soot filter candles, a group replacement is easily possible with only brief interruptions in operation.
Anhand der beigefügten Abbildungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter und schematischer Darstellung zeigen, wird die Erfindung im folgenden erläutert. Dabei zeigt:Based on the accompanying figures, which is an embodimentthe invention in a simplified and schematic representationshow, the invention is explained below. It shows:
Fig. 1 eine Ansicht der Rußfilterkerze mit teilweise entfernter FiltermaterialbelegungFig. 1 is a view of the soot filter cartridge with partially removed filter material
Fig. 2 einen Endabschnitt der Rußfilterkerze nachFig. 1FIG. 2 shows an end section of the soot filter candle according toFIG. 1
Fig. 3 einen Endabschnitt nachFig. 2 mit AbdeckmetallgitterFig. 3 shows an end portion ofFIG. 2 with cover metal grid
Fig. 4 einen Schnitt durch die Rußfilteranordnung mit einer im Schnitt gezeigten Rußfilterkerze.Fig. 4 shows a section through the soot filter arrangement with a soot filter candle shown in section.
Die Rußfilterkerze nachFig. 1 besteht aus einem metallischen oder keramischen Tragrohr1 mit Abgasdurchtrittsöffnungen2 und nichtperforierten Endabschnitten3. Dieses Tragrohr1 weist an einer Seite einen Verschluß4 auf, der aus einer fest angeordneten Verschlußplatte oder einem z. B. keramischen Stopfen oder einem lösbar aufgebrachten Deckel bestehen kann. Dieser einseitige Verschluß4 ist erforderlich, um das Abgas zur Filtration durch das Tragrohr1 zu leiten. Die Filtration erfolgt beim Durchgang des Abgases durch den aus Keramikfasern gebildeten, das Tragrohr1 umhüllenden Schlauch5, der ein- oder mehrlagig aufgebracht ist. Dabei kann das Abgas entweder von außen durch das Filtermaterial nach innen in das Tragrohr1 geführt werden und aus diesem über die offene Seite abgeführt werden oder umgekehrt durch das offene Ende des Tragrohres1 zugeführt werden, sodann den Filtermaterialschlauch5 durchströmen und aus dem Filterraum abgezogen werden. Der umhüllende Schlauch5 ist auf dem Tragrohr1 mittels zweier jeweils im Bereich der nichtperforierten Endabschnitte3 angeordneten Spannbänder6 befestigt, wobei das Spannband6 gepunktet und die Schenkel abgebogen sein können. Zur Halterung des umhüllenden Schlauches5 auf dem Tragrohr1 können natürlich auch andere bekannte Halteelemente, wie z. B. Klemmringe verwendet werden. Der umhüllende Schlauch5 kann ein- oder mehrlagig aufgebracht sein. Die Gesamtstärke des Filtermaterials ergibt sich dabei aus der Abgasmenge und der Partikelbeladung in bekannter Weise.The soot filter candle according toFig. 1 consists of a metallic or ceramic support tube1 with exhaust gas passage openings2 and non-perforated end portions.3 This support tube1 has a closure4 on one side, which consists of a firmly arranged closure plate or a z. B. ceramic plug or a releasably attached lid. This one-sided closure4 is required to pass the exhaust gas for filtration through the support tube1 . The filtration takes place during the passage of the exhaust gas through the tube5 formed from ceramic fibers and enveloping the support tube1 , which is applied in one or more layers. The exhaust gas can either be passed from the outside through the filter material inwards into the support tube1 and discharged from it via the open side or vice versa through the open end of the support tube1 , then flow through the filter material hose5 and withdrawn from the filter space will. The enveloping tube5 is mounted on the support tube1 by means of two in each case arranged in the region of the end sections3-perforated nichtper tensioning straps6, wherein the tension band6 dots and the legs can be bent. To hold the enveloping hose5 on the support tube1 , of course, other known holding elements, such as. B. clamping rings can be used. The enveloping hose5 can be applied in one or more layers. The total thickness of the filter material results from the amount of exhaust gas and the particle loading in a known manner.
Die mehrlagige Umhüllung des Tragrohres1 wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß mehrere Schläuche5 übereinander aufgebracht werden. Diese Methode verlangt zwar, falls die Elastizität des Schlauches5 nicht ausreichen sollte, Schläuche unterschiedlichen Durchmessers, ist aber doch erheblich einfacher als z. B. das Umwickeln des Tragrohres1 mit gewirkten oder gestrickten Keramikfasermatten in mehreren Lagen, wobei in diesem Fall noch als äußerste Lage entweder ein Schlauch oder ein Metallgitter aufgebracht werden muß oder ein Verkleben oder sonstiges Verbinden der letzten Lage als Schutz gegen ein Lösen gegeben sein muß.The multilayer covering of the support tube1 is achieved in a simple manner in that a plurality of hoses5 are applied one above the other. Although this method requires, if the elasticity of the hose5 is not sufficient, hoses of different diameters, it is nevertheless considerably more than z. B. the wrapping of the support tube1 with knitted or knitted ceramic fiber mats in several layers, in which case either a hose or a metal grid must be applied as the outermost layer or glue or other connecting the last layer as protection against loosening got to.
Wie inFig. 2 gezeigt, weist das Tragrohr1 in den beiden Endabschnitten3 jeweils zwei eingeprägte Sicken7 auf, zwischen denen das Spannband6 angeordnet ist, um eine sichere Haltung des Schlauches5 zu erreichen.As shown inFig. 2, the support tube1 in the two end sections3 each have two embossed beads7 , between which the strap6 is arranged in order to achieve a secure position of the hose5 .
InFig. 3 ist ein Abschnitt der Rußfilterkerze dargestellt mit einem Metallgitter8 als äußerste Umhüllung des Schlauches5.FIG. 3 shows a section of the soot filter candle with a metal grid8 as the outermost covering of the hose5 .
Dieses Metallgitter8 kann als Metalldrahtgitter, Drahtgeflecht oder Drahtgestrick oder auch als Lochblech ausgebildet sein und hat als äußere Umhüllung die Aufgabe, ein Abtragen von Keramikfasern des Schlauches5 zu verhindern. Ein derartiges Metallgitter kann jedoch, wie zuvor beschrieben, auch zwischen dem Tragrohr1 und dem umhüllenden Schlauch5 sowie zwischen den einzelnen Schläuchen bei mehrlagiger Anordnung des Filtermaterials auf dem Tragrohr1 angeordnet sein. Nicht dargestellt ist die Anordnung eines spiralig auf dem Tragrohr1 angeordneten Metalldrahtes, der einen Abstand haltenden Effekt zwischen dem Tragrohr1 und dem umhüllenden Schlauch5 bewirkt. Das Metallgitter8 hat ferner eine wärmeverteilende Funktion im Falle des Reinbrennens des Rußfilters nach Erreichen der Sättigung mit Rußpartikeln. Durch das zwischen dem Tragrohr1 und dem umhüllenden Schlauch5 angebrachte Metallgitter8 wird außerdem eine bessere Beaufschlagung des Filtermateriales beim Durchströmen von innen nach außen bewirkt.This metal grid8 can be designed as a metal wire mesh, wire mesh or wire mesh or also as a perforated plate and has the task of preventing the removal of ceramic fibers of the hose5 as an outer covering. Such a metal grid, however, as described above, can also be arranged between the support tube1 and the enveloping tube5 and between the individual tubes with a multilayer arrangement of the filter material on the support tube1 . Not shown is the arrangement of a spirally arranged on the support tube1 metal wire, which causes a spacing effect between the support tube1 and the enveloping hose5 . The metal grid8 also has a heat-distributing function in the case of purely burning the soot filter after reaching saturation with soot particles. The metal grating8 attached between the support tube1 and the sleeve5 also causes a better loading of the filter material when flowing through from the inside to the outside.
InFig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rußfilteranordnung vereinfacht und schematisch dargestellt. Diese besteht aus einem zylindrischen Gehäuse9, an das abgaseintrittsseitig ein Abgaseintrittstrichter10 mit einem Abgaseintrittsrohr11 und abgasaustrittsseitig ein Abgasaustrittstrichter12 mit einem Abgasaustrittsrohr13 angeflanscht ist. Hierbei ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Abgaseintrittstrichter10 und dem Gehäuse9 eine eintrittsseitige Halteplatte14 und zwischen dem Gehäuse9 und dem Abgasaustrittstrichter12 eine austrittsseitige Halteplatte15 angeordnet. Zwischen diesen Halteplatten14,15 ist eine Gruppe von Rußfilterkerzen angeordnet, die in dem Ausführungsbeispiel aus je zwei hintereinander angeordneten erfindungsgemäßen Rußfilterkerzen besteht, die mit ihrem verschlossenen Ende aneinanderstoßen und an der Stoßstelle, z. B. durch Schweißen, verbunden sind, so daß im Tragrohr1 eine Trennwand16 entsteht. Diese so gebildete Rußfilterkerze ragt mit ihren beiden offenen Enden in jeweils eine der Halteplatten14,15. Die Rußfilterkerzen sind eintrittsseitig mit der Halteplatte14 fest verbunden und werden austrittsseitig in der Halteplatte15 in einem Schiebesitz gelagert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel tritt das zu reinigende Abgas durch das Abgaseintrittsrohr11 in die Rußfilteranordnung ein und gelangt über den Aqgaseintrittstrichter10 zu den Rußfilterkerzen. Diese sind eintrittsseitig offen und in der geschlossenen Halteplatte14 gelagert, so daß das Abgas nur in die Tragrohre1 einströmen kann. Da die Rußfilterkerzen durch die Trennwand16 in zwei Teile getrennt sind, kann das Abgas nicht das Tragrohr1 durchströmen, sondern ist gezwungen, durch die Abgasdurchtrittsöffnungen2 im Tragrohr1 in den umhüllenden Filtermaterialschlauch5a einzutreten. ln diesem Abschnitt erfolgt eine erste Partikelabscheidung. Das so bereits weitgehend gereinigte Abgas durchströmt sodann das zylindrische Gehäuse9, kann aber infolge der austrittsseitig geschlossenen Halteplatte15 nicht austreten, sondern durchströmt nun den zweiten Rußfilterkerzenabschnitt mit dem Filtermaterialschlauch5b und tritt schließlich durch das Tragrohr1 in den Abgasaustrittstrichter12 ein und wird über das Abgasaustrittsrohr13 abgeführt.InFig. 4 an embodiment of the soot filter arrangement according to the invention is simplified and shown schematically. This consists of a cylindrical housing9 , to the exhaust gas inlet side of an exhaust gas funnel10 with an exhaust gas inlet pipe11 and on the exhaust gas outlet side, an exhaust gas outlet funnel12 with an exhaust gas outlet pipe13 is flanged. Here, an inlet-side holding plate14 is arranged between the exhaust gas inlet funnel10 and the housing9 and between the housing9 and the gas outlet funnel12, an outlet-side holding plate15 is arranged in the illustrated embodiment. Between these holding plates14 ,15 , a group of soot filter cartridges is arranged, which in the exemplary embodiment consists of two soot filter cartridges according to the invention arranged one behind the other, which abut one another with their closed end and at the joint, e.g. B. are connected by welding, so that a partition16 is formed in the support tube1 . This soot filter candle thus formed protrudes with its two open ends into one of the holding plates14 ,15 . The soot filter core are firmly connected on the inlet side to the holding plate14 and are seated on the outlet side in the holding plate15 in a sliding seat. In the illustrated embodiment, the exhaust gas to be cleaned enters through the exhaust gas inlet pipe11 in the soot filter arrangement and passes through the Aqgaseinschluß funnel10 to the soot filter cartridges. These are open on the inlet side and are mounted in the closed holding plate14 , so that the exhaust gas can only flow into the support tubes1 . Since the soot filter cartridges are separated by the partition16 in two parts, the exhaust gas can not flow through the support tube1 , but is forced to enter the enveloping filter material hose5a through the exhaust gas passage openings2 in the support tube1 . A first particle separation takes place in this section. The already largely cleaned exhaust gas then flows through the cylindrical housing9 , but cannot escape due to the holding plate15 closed on the outlet side, but now flows through the second soot filter candle section with the filter material hose5b and finally enters through the support tube1 into the exhaust gas outlet funnel12 and is discharged through the exhaust pipe13 .
Im folgenden werden noch zwei Varianten des inFig. 4 vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Dabei wird - soweit möglich - von der Darstellung inFig. 4 ausgegangen. Bei gleichem Aufbau der Rußfilteranordnung wie inFig. 4 können bei der Verwendung von kurzen Rußfilterelementen diese mit ihrem offenen Ende in die jeweilige Halteplatte14,15 fest angeordnet sein. Die Halteplatten14,15 werden sodann, wie bereits beschrieben, zwischen dem zylindrischen Gehäuse9 und dem Abgaseintrittstrichter10 bzw. dem Abgasaustrittstrichter12 angeordnet. In dieser Varianten weisen die hintereinander angeordneten Rußfilterkerzen zwischen ihren gegenüberliegenden verschlossenen Enden einen geringen Abstand zueinander auf. Der Abgasweg ist der gleiche wie bereits beiFig. 4 beschrieben. Es kann jedoch auch das zylindrische Gehäuse9 unterteilt sein und zwischen den beiden zylindrischen Gehäuseabschnitten eine weitere Halteplatte angeordnet sein, in welche die verschlossenen Enden der zuvor beschriebenen Rußfilterkerzen gelagert sind. Diese Variante hat den Vorteil eines besonders einfachen Aufbaues und leichter Montage. So können die Tragrohre mit oder ohne Filtermaterialschlauch bereits vormontiert werden. Im letzteren Fall erfolgt die Umhüllung des Tragrohres mit dem Filtermaterialschlauch erst unmittelbar vor der Montage, sodann werden die Halteplatten zwischen dem entsprechenden Abgastrichter und dem Gehäuseteil montiert, sodann erfolgt das Einführen der Tragrohre in die mittlere Halteplatte (Die Halteplatte wird zunächst über den Teil der oberen Rußfilterkerzen geführt und sodann die unteren Rußfilterkerzen eingeschoben.) und sodann die Verbindung der mittleren Halteplatte mit den beiden zylindrischen Gehäuseteilen vorgenommen.In the following two variants of the embodiment shown inFig. 4 will be described. It is - as far as possible - based on the representation inFig. 4. With the same structure of the soot filter arrangement as inFIG. 4, when using short soot filter elements, these can be fixedly arranged with their open ends in the respective holding plate14 ,15 . The holding plates14 ,15 are then, as already described, arranged between the cylindrical housing9 and the exhaust gas inlet funnel10 or the exhaust gas outlet funnel12 . In this variant, the soot filters arranged one behind the other have a small distance between them between their opposite closed ends. The exhaust gas path is the same as already described inFIG. 4. However, the cylindrical housing9 can also be divided and a further holding plate can be arranged between the two cylindrical housing sections, in which the closed ends of the soot filter cartridges described above are mounted. This variant has the advantage of a particularly simple construction and easy assembly. In this way, the support tubes can be preassembled with or without a filter material hose. In the latter case, the support tube is coated with the filter material hose only immediately before assembly, then the holding plates are mounted between the corresponding exhaust gas funnel and the housing part, then the support tubes are inserted into the middle holding plate (the holding plate is first over the part the upper soot filter cartridges and then inserted the lower soot filter cartridges.) and then the connection of the middle holding plate with the two cylindrical housing parts.
Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung durchaus auch möglich, die Rußfilterkerzen in einer Anordnung entsprechend derFig. 4 umgekehrt einzusetzen, d. h. die Rußfilterkerzen mit dem geschlossenen Abschnitt in die Halteplatte einzusetzen. In diesem Fall müssen natürlich Abgaszutrittsöffnungen in der Halteplatte im Bereich außerhalb der Rußfilterkerzen angeordnet sein. Es ergibt sich dann ein entsprechender umgekehrter Weg des Abgases, d. h. es erfolgt zunächst eine Durchströmung der Filtermaterialumhüllung in das Tragrohr, sodann ein Austritt aus dem Tragrohr wieder durch das Filtermaterial und der Abzug durch entsprechende Öffnungen in der austrittsseitigen Halteplatte. Es können auch Rußfilterelemente wechselseitig eingesetzt werden, d. h. neben einer eintrittsseitig und auch austrittsseitig offenen Rußfilterkerze ist eine eintritts- bzw. austrittsseitig verschlossene Filterkerze angeordnet. Diese Ausgestaltung mit wechselmäßig angeordneten Filterkerzen hat den Vorteil, daß das in die eintrittsseitig offene Filterkerze eintretende Abgas diese von dem Tragrohr in Richtung auf die nächste Filterkerze verläßt und sodann durch zwei Schichten von Filtermaterial in das nächst benachbarte Tragrohr eintritt und ggf. diesen Weg in dem dahintergeschalteten Abschnitt noch einmal zu nehmen hat. Wie leicht einzusehen ist, erfolgt damit eine noch höhere Filterwirksamkeit.Finally, it is also possible within the scope of the invention to use the soot filter cartridges in an arrangement corresponding toFIG. 4 in reverse, ie to insert the soot filter cartridges with the closed section into the holding plate. In this case, exhaust gas inlet openings must of course be arranged in the holding plate in the area outside the soot filter cartridges. A corresponding reverse path of the exhaust gas then results, ie there is first a flow through the filter material sheath into the support tube, then an exit from the support tube again through the filter material and the extraction through corresponding openings in the outlet-side holding plate. Soot filter elements can also be used alternately, ie in addition to a soot filter candle that is open on the inlet and outlet sides, a filter candle that is closed on the inlet and outlet sides is arranged. This configuration with alternately arranged filter cartridges has the advantage that the exhaust gas entering the inlet-side open filter cartridge leaves it from the support tube in the direction of the next filter cartridge and then enters through two layers of filter material in the next adjacent support tube and, if necessary, this Path in the section behind it has to take again. As is easy to see, this results in an even higher filter efficiency.
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